CN104600171B - 发光结构 - Google Patents

Abstract

一种发光结构，其包括：一承载板、一发光模块及一锁固组件。所述发光模块包括一设置在所述承载板上的脆性基板及一设置在所述脆性基板上的发光单元。所述锁固组件包括至少两个螺接件及至少两个分别套设在至少两个所述螺接件上的弹性件，其中每一个所述螺接件螺接在所述承载板上且同时施加一作用力于所述承载板和所述脆性基板的上表面，以使脆性基板固定于承载板上，每一个所述弹性件设置在相对应的所述螺接件与所述承载板之间，以调节至少两个所述螺接件施加在所述脆性基板的所述作用力。

Description

发光结构

技术领域

本发明涉及一种发光结构，尤指一种使用脆性基板的发光结构。

背景技术

现今发光二极管最急需解决的问题之一为散热问题，无论是针对发光二极管本身封装结构的改良或是将发光二极管放置于散热系数较高的金属板的方式或是利用散热风扇、散热膏等以辅助散热皆常见于各式应用中。近年来，较为盛行的方式为，将发光二极管设置于陶瓷基板上，藉以通过陶瓷基板本身良好的散热性质，以提升发光二极管整体的散热效率。

在实务应用中，由于陶瓷基板属于脆性材质，因此如何稳定的固定陶瓷基板而不使其崩坏，为相关技术人员于固定陶瓷基板时常见的问题之一。其中，目前较为常见的方式为装设一固定用外框于陶瓷基板外部，藉以稳定的夹持陶瓷基板，而外框再锁固于承载板上。然，此种设置方式，带来了诸多不便，例如：依据不同尺寸大小的陶瓷基板，必须量身制作外框，如此相对提升整体成本；再者，外框的设置会遮挡发光二极管所发出的光线，相关技术人员必须调整发光二极管的发光角度等。

发明内容

本发明实施例在于提供一种发光结构，其可解决现有技术中利用外框夹持陶瓷基板所带来的遮光以及成本提升等问题。

本发明其中一实施例所提供的一种发光结构，其包括：一承载板；一发光模块，所述发光模块包括一设置在所述承载板上的脆性基板及一设置在所述脆性基板上的发光单元；一锁固组件，所述锁固组件包括至少两个螺接件及至少两个分别套设在至少两个所述螺接件上的弹性件，其中每一个所述螺接件螺接在所述承载板上且同时施加一作用力于所述承载板和所述脆性基板，以使脆性基板固定于承载板上，每一个所述弹性件设置在相对应的所述螺接件与所述承载板之间，以调节至少两个所述螺接件施加在所述脆性基板上的所述作用力。

本发明的有益效果可以在于，本发明实施例所提供的发光结构，其可通过“每一个所述螺接件螺接在所述承载板上且同时施加一作用力于所述承载板和所述脆性基板的上表面”以及“每一个所述弹性件设置在相对应的所述螺接件与所述承载板之间”的设计，以调节至少两个所述螺接件提供所述脆性基板的作用力，使得脆性基板在不易崩坏的情况下可稳固地设置于承载板上。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明的发光结构的第一实施例的分解图。

图2为本发明的发光结构的第一实施例的组装示意图。

图3为图2的A-A切割面的剖面示意图。

图4为本发明的发光结构的第二实施例的分解图。

图5为本发明的发光结构的第二实施例的剖面示意图。

图6为本发明的发光结构的第三实施例的分解图。

图7为本发明的发光结构的第三实施例的组装示意图。

图8为图7的B-B切割面的剖面示意图。

图9为本发明的发光结构的第四实施例的示意图。

图10为本发明的发光结构的第五实施例的第一示意图。

图11为本发明的发光结构的第五实施例的第二示意图。

图12为本发明的发光结构的第五实施例的第三示意图。

图13为本发明的发光结构的第六实施例的组装示意图。

图14为图13的C-C切割面的剖面示意图。

图15为本发明的发光结构的第六实施例中所述的脆性基板与导热层的示意图。

图16为本发明的发光结构的第七实施例的组装示意图。

其中，附图标记说明如下：

Z：发光结构

1：承载板

10：螺孔

2：发光模块

20：脆性基板

21：发光单元

211：发光二极管

212：环形胶框

213：封装胶体

22：焊垫

23：缓冲件

24：导热层

25：防污层

251：第一开口

252：第二开口

3：锁固组件

30：螺接件

301：头部

302：螺柱

31：弹性件

32：垫片

321：凹槽

322：软性垫片

4：导热垫

a：缓冲件的厚度

b：脆性基板的宽度

d：脆性基板的厚度

h：导热垫的厚度

L：至少两个所述螺接件之间的距离

P：锁固组件与脆性基板的夹角

Y：弹性件被压缩在螺接件及承载板之间的变形长度

具体实施方式

〔第一实施例〕

请一并参阅图1至图3。图1为本发明的发光结构的第一实施例的分解图；图2为本发明的发光结构的第一实施例的组装示意图；图3为发光结构的第一实施例的组装后的剖面示意图。如图1及图2所示，发光结构Z包含：一承载板1、一发光模块2及一锁固组件3。承载板1至少包含两个对边边缘或对角边缘设置的螺孔10。发光模块2至少包含：一脆性基板20、一发光单元21及至少两个焊垫22。发光单元21设置于脆性基板20上，焊垫22可设置于脆性基板20的另外两对角边缘上，且与发光单元21电性连接，藉以连接至外部电源，以对发光单元21进行供电。其中，上述脆性基板20较佳地可以是陶瓷基板、玻璃基板、硅基板或碳化硅基板。锁固组件3包含：一螺接件30及一弹性件31。螺接件30包含有一头部301及一螺柱302；头部301与螺柱302一体成形，且头部301相对于螺柱302具有较大的截面积。弹性件31可为一弹簧，其套设于螺接件30的螺柱302。

在实际应用中，上述发光单元21可以包含有多个发光二极管211、一环形胶框212及一封装胶体213；其中，多个发光二极管211设置于脆性基板20上，且电性连接焊垫22，环形胶框212环绕所述多个发光二极管211设置，而封装胶体213容置于环形胶框212所围绕的范围内，且覆盖所述多个发光二极管211；封装胶体213为透光材料，且可以依据所需于封装胶体213内填充有荧光物，如荧光粉。

如图2及图3所示，锁固组件3将发光模块2锁固于承载板1上。详细地说，螺接件30的螺柱302锁固于承载板1的螺孔10内，且螺接件30的头部301的下缘抵靠于脆性基板20的上表面，直接于脆性基板20的上表面施加一作用力，而弹性件31的两端面分别抵顶螺接件30的头部301及承载板1，藉以调节螺接件30施加在脆性基板20的作用力，可使脆性基板20稳固地设置于承载板1上。

〔第二实施例〕

请一并参阅图4及图5。图4为本发明的发光结构的第二实施例的分解图；图5为本发明的发光结构的第二实施例的组装后的剖面示意图。如图所示，发光结构Z包含：一承载板1、一发光模块2及一锁固组件3。关于承载板1及发光模块2的详细说明，请参阅上述实施例，于此不再赘述，本实施例与上述实施例不同的是，锁固组件3的各螺接件30更可以分别套设有一垫片32，举例来说，各垫片32可以是圆形片体，且其截面积可以是大于螺接件30的头部301下缘的截面积，藉以可增加锁固组件3与脆性基板20的接触面积，而使得锁固组件3所施加于脆性基板20上的作用力，更平均地分散于该脆性基板20上，且可有效避免因施力面积太小，使得应力集中，而造成脆性基板20破裂的问题。另外，所述多个垫片32更具有辅助螺接件30垂直地锁固于承载板1上的功能，如此可使螺接件30有效地于脆性基板20施加作用力。

在更好的实施形式中，各垫片32更可以包含有一凹槽321，例如垫片32可以是圆形片体，而该凹槽321则可以是占垫片32整体的四分之一圆，且该凹槽321的深度可以是占垫片32厚度的二分之一，藉以当螺接件30锁设于承载板1上时，各垫片32的各凹槽321可以对应扣合于脆性基板20上，而稳固地抵靠于承载板1的上表面。

〔第三实施例〕

请一并参阅图6至图8。图6为本发明的发光结构的第三实施例的分解图；图7为本发明的发光结构的第三实施例的组装示意图；图8为本发明的发光结构的第三实施例的组装剖面示意图。

如图6及图7所示，发光结构Z包含：一承载板1、一发光模块2及一锁固组件3。承载板1包含至少两个螺孔10，其可以是如图中所示，设置于承载板1的对角。发光模块2包含：一脆性基板20、一发光单元21、至少两个焊垫22及至少两个缓冲件23。发光单元21设置于脆性基板20上，缓冲件23设置于脆性基板20的对角边上，与螺接件30(或螺孔10)的位置接近且相对应。焊垫22设置于脆性基板20相对设置有缓冲件23的另一对角边上，且电性连接发光单元21。其中，上述脆性基板20较佳地可以是陶瓷基板，缓冲件23可以是具有弹性及光反射特性的胶体。值得注意的是，发光单元21的环形胶框212的材料可与缓冲件23相同，因此在制作过程中，可采点胶(dispensing)或模制(molding)方式于脆性基板20上同时设置环形胶框212与缓冲件23。

锁固组件3包含：一螺接件30、一弹性件31及一垫片32。螺接件30具有一头部301及一螺柱302，且头部301与螺柱302一体成形。垫片32套设于螺接件30的螺柱302，且抵靠于螺接件30的头部301，弹性件31套设于螺接件30的螺柱302，且弹性件31两端面分别抵顶垫片32及承载板1。垫片32可以依据实际所需，加以选择为金属材质或是塑料材质。

更具体地举例来说，承载板1的两对角分别具有一螺孔10。发光模块2的脆性基板20的中央设置有发光单元21，脆性基板20的其中两对角分别设置有一缓冲件23，另外两对角分别设置有一焊垫22；脆性基板20设置于承载板1上，且脆性基板20的两个缓冲件23分别邻近于承载板1两对角的螺孔10。锁固组件3包含两个螺接件30，各螺接件30依序套设有一垫片32及一弹性件31。

请参阅图8，其为图7的B-B切割面的剖面示意图。如图所示，各套设有垫片32及弹性件31的螺接件30，螺接于承载板1的螺孔10中，藉以将发光模块2固定于承载板1上，且各螺接件30经由垫片32和缓冲件23分别向下抵顶接触脆性基板20，以提供脆性基板20固定于承载板1上的作用力，而各弹性件31分别设置于垫片32与承载板1间，以调节各螺接件30施加在脆性基板20上的作用力。

锁固于承载板1上的脆性基板20，可以通过导线电性连接脆性基板20的焊垫22，以对发光模块2进行供电。在更好的应用中，承载板1可以是具有较佳散热性的金属板体，更胜者可以是具有散热功能的座体，例如是设有多个散热鳍片的散热座。

另外，值得一提的是，在实际应用中，发光单元21的发光二极管211的出光角度大约为110-140度，为了避免锁固组件3遮挡发光二极管211所射出之光线，因此锁固组件3与脆性基板20的夹角P以20-35度为佳。具体地说，该夹角P的夹角线可以是由缓冲件23的顶部与该锁固组件3的头部301的顶部连线，延伸至脆性基板20。

诚如上述，本实施例除了各螺接件30分别套设有垫片32，藉以可达到增加锁固组件3与脆性基板20的接触面积的功效，以及可达到使螺接件30垂直的锁固于承载板1上的功效之外；本实施例更于脆性基板20对应于与各螺接件30接触之位置，设置有缓冲件23，藉以更可达到提高锁固组件3施加于脆性基板20的作用力的功效。另外，于脆性基板20上设置缓冲件23后，更可以避免因脆性基板20与锁固组件3的膨胀系数不相同，而使得螺接件30容易因为温度变化而发生松脱的问题；也就是说，脆性基板20增设缓冲件23后，可使锁固组件3更稳固的锁在承载板1上。

〔第四实施例〕

请参阅图9，其为本发明的发光结构的第四实施例。如图所示，发光结构Z包含：一承载板1、一发光模块2及一锁固组件3；其相关设置关系如同上述，于此不多赘述，本实施例与上述实施例不同之处在于，锁固组件3除了包含质地较硬的垫片32外，更可以包含一软性垫片322，其套设于螺接件30，且设置于垫片32的下方，而夹设于垫片32与缓冲件23之间；藉此可以避免质地较硬的垫片32的毛边，影响螺接件30无法垂直地锁固在承载板1上。此外当脆性基板20的挠曲强度已固定，且弹性件31的线材材料也已选定时，可简单套设软性垫片322来提高螺接件30锁固在脆性基板20的锁固力，避免因施加过大的锁固力导致脆性基板20脆裂。

〔第五实施例〕

请一并参阅图10至图12，其为本发明的发光结构的第五实施例。如图所示，发光结构Z包含：一承载板1、一发光模块2及一锁固组件3，其相关连接关系与前述实施例相同，于此不多赘述。本实施例特别举例说明的是，锁固组件3的垫片32可以是依据需求设计为不同的样式，且其与发光模块2的脆性基板20的设置位置亦可以有多种变化形式。如图10所示，锁固组件3的垫片32的外型可以是圆形，且设置于脆性基板20的对角上；又或者是可以如图11所示，垫片32设置于脆性基板20的侧边上，藉以增加垫片32与脆性基板20的接触面积，或是增加与脆性基板20的缓冲件(图未示)的接触面积；藉此可以调整或是分散锁固组件3施于脆性基板20或是缓冲件的作用力。另外，在其它应用形式中，垫片32的外型可以是如同图12所示的为矩形。

〔第六实施例〕

请一并参阅图13至图15，其为本发明的发光结构的第六实施例。如图13所示，发光结构Z具有一承载板1、一发光模块2、一锁固组件3及一导热垫4。本实施例与上述实施例不同的是，承载板1与发光模块2间设置有一导热垫4，且发光模块2的脆性基板20与导热垫4间设置有一嵌设在脆性基板20的底部的导热层24，藉以可以更有效地，协助导出发光模块2运作时所产生的热能；更好的应用中，承载板1可以是导热性质较好的金属板体或是设置有多个散热鳍片的散热座体。

进一步地说，如图14及图15所示，脆性基板20可以是底部具有多个微细孔的陶瓷基板，导热层24可以是无机材料的银胶，其可以是利用印刷(如网印)方式，均匀地涂布于陶瓷基板(脆性基板20)上，藉以填补于陶瓷基板的多个微细孔中，之后加热固化以使导热层24成为脆性基板20的一部份。在实际应用中，上述导热层24所涂布的表面积，可以是大于发光单元21于脆性基板上20所占据的表面积，而小于脆性基板20占据的表面积。值得注意的是，导热层24的面积并不等于脆性基板20的底面积，藉此，多个发光结构的连片在切割成单颗发光结构时，不会因切到导热层24而产生脆裂。

换言之，脆性基板20的两侧面分别相对应的设置有发光单元21及导热层24。在现有技术中，多直接将散热膏涂抹于脆性基板20与承载板1间，如此不但容易发生涂布不均匀的问题，且散热膏凝固后，会将脆性基板20固定于承载板1上，如此若脆性基板20的装设位置错误时，无法再次调整其位置；而上述本发明是直接于脆性基板20底部涂布并加热固化以设置导热层24，藉以可解决上述现有技术中的问题。本发明藉由设置导热层24在陶瓷基板的微细孔内来降低接触热阻(contact resistance)，使得发光单元21可有效的将热传导到承载板1。

另外，值得一提的是，图14所示的发光结构Z的剖面，是依据图13中所绘示的C-C剖线面进行剖切的。本实施例在实际应用中，为了避免脆性基板20于锁固组件3的锁固过程中崩坏，弹性件31的弹性系数可符合下列公式：

其中，K为弹性件31的弹性系数，b为脆性基板20的宽度，d为脆性基板20的厚度，σ为脆性基板20的挠曲强度(flexural strength)，L为两个螺接件30之间的距离，X为弹性件31的原始长度，Y为弹性件31被压缩在螺接件30的垫片32及承载板1之间的长度。变形后弹性件31的长度Y符合d+h<Y<a+d+h，其中，a为缓冲件23的厚度，h为导热垫4的厚度。

详细地说，上述公式可以由两端固定而由中央施力的简支梁三点弯曲试验(3-Point Blend Flexural test)公式推导而来：

如上公式所示，其中L表示简支梁的两固定端的跨度(the length of thesupport span)，F为中央施力的大小，b为简支梁的宽度，d为简支梁的厚度，σ为简支梁的抗挠强度(flexural strength)。将上述公式整理可得，简支梁的中央可承受的最大施力大小为：

如图14所示，若将上述简支梁应用于本案中，上述F即为脆性基板20最大可承受的力，而两个螺接件30即为上述简支梁的两固定端，且假设本案的弹性件31符合虎克定律F=K(X-Y)，因此为避免脆性基板20因螺接件30的施力而崩坏，弹性件31的F应小于上述公式中脆性基板20最大可承受的力F，故可得前述本案公式：

值得一提的是，由上述公式配合变形后弹性件31的长度Y符合d+h<Y<a+d+h的公式可知，当缓冲件23的厚度a越厚，可选用K值越大的弹性件31。

〔第七实施例〕

请参阅图16，其为本发明的第七实施例的示意图。如图所示，发光结构Z包含：一承载板1、一发光模块2、一锁固组件3及一导热垫4。本实施例与上述实施例，最大的不同之处在于，发光模块2的脆性基板20表面可以设置有一防污层25，其具有一用于裸露发光单元21的第一开口251及至少两个用于分别裸露发光单元21的至少两个电极(较佳地可以为焊垫22)的第二开口252。另外，在实际应用中，较佳地，第二开口252的大小可以是小于焊垫22，藉以第二开口252周缘的防污层25可覆盖部份焊垫22边缘来增加其结合性。

具体地说，在实际应用中，制作包含有防污层25的发光模块2的顺序可以是：先于脆性基板20布设(layout)相关线路及焊垫22后；再涂布或是印刷具有第一开口251及两个第二开口252的玻璃胶薄膜(防污层25)；再依序设置发光二极管211、环形胶框212及封装胶体213于防污层25的第一开口251；最后再设置缓冲件23于防污层25上，且位于脆性基板20的对角边上。

又或者环形胶框212与缓冲件23可为同材质，而制作包含有防污层25的发光模块2的顺序则可以是：先于脆性基板20布设(layout)相关线路及焊垫22后；再涂布或是印刷具有第一开口251及两个第二开口252的玻璃薄膜(防污层25)；接者于第一开口251内设置发光二极管211，再同时设置环形胶框212及缓冲件23，随后再设置封装胶体213于环形胶框212内。在特殊的实施中，防污层25更可以是一外加于脆性基板20的独立片材。

〔实施例的可能功效〕

综上所述，本发明的有益效果可以在于：

本发明于脆性基板上设置缓冲件，以使锁固组件可以抵靠缓冲件，而固定脆性基板于承载板上，且同时于锁固组件与承载板间设置有弹性件，藉以可以增加锁固组件锁固于承载板之作用力，并同时可以调节锁固组件施加于脆性基板的作用力；如此设计仅需两组锁固组件即可将脆性基板稳定的固定于承载板上；相较于现有技术需要特别设计制作一个固定用的外框，本发明不但节省成本，且可以适合各式不同尺寸的脆性基板。

由于锁固组件具有相对较小的体积，且可以依需求选择垫片大小，且亦可以调整其设置之位置，藉以不但可以将脆性基板稳定地固定于承载板上，且不会遮挡发光单元所发出的光线；而现有技术中，由于外框设计是对应脆性基板的大小，而包覆整个脆性基板的周围，因此会有无法解决的遮光问题。

本发明于脆性基板(特别是针对具有多微细孔洞的陶瓷基板)的外表面设置有防污层，藉以可解决现有技术中，油污、脏污容易渗入脆性基板中而无法清洁的问题。

本发明于陶瓷基板的微细孔洞内设置导热层，藉以可降低陶瓷基板的接触热阻(contact resistance)，使得发光单元可有效的将热传导到承载板进行散热。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及图式内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种发光结构，其特征在于，所述发光结构包括：

一承载板；

一发光模块，包括一设置在所述承载板上的脆性基板及一设置在所述脆性基板上的发光单元；以及

一锁固组件，包括至少两个螺接件及至少两个分别套设在至少两个所述螺接件上的弹性件，其中每一个所述螺接件螺接在所述承载板上且同时施加一作用力于所述承载板和所述脆性基板，以使所述脆性基板固定于所述承载板上，每一个所述弹性件设置在相对应的所述螺接件与所述承载板之间，以调节至少两个所述螺接件施加在所述脆性基板上的所述作用力；

其中，所述弹性件的弹性系数符合下列公式：

其中，K为所述弹性件的弹性系数，b为所述脆性基板的宽度，d为所述脆性基板的厚度，σ为所述脆性基板的挠曲强度，L为至少两个所述螺接件之间的距离，X为所述弹性件的原始长度，Y为所述弹性件被压缩在所述螺接件及所述承载板之间的变形长度。

2.如权利要求1所述的发光结构，其特征在于，所述发光单元包括多个设置在所述脆性基板上的发光二极管、一设置在所述脆性基板上且围绕多个所述发光二极管的环形胶框、及一容置在所述环形胶框所围绕的范围内且覆盖多个所述发光二极管的封装胶体。

3.如权利要求1所述的发光结构，其特征在于，所述发光模块包括一设置在所述脆性基板上的防污层，所述防污层具有一用于裸露所述发光单元的第一开口及至少两个用于分别裸露所述发光单元的至少两个电极的第二开口。

4.如权利要求3所述的发光结构，其特征在于，所述防污层部分覆盖所述至少两个电极的边缘，所述防污层为一玻璃胶薄膜。

5.如权利要求1所述的发光结构，其特征在于，所述脆性基板的一上表面具有至少两个缓冲件，且至少两个所述螺接件分别经由至少两个所述缓冲件向下顶抵所述脆性基板的所述上表面，以施加所述作用力于所述脆性基板。

6.如权利要求5所述的发光结构，其特征在于，每一个所述螺接件具有一垫片，且每一个所述螺接件分别经由所述垫片及相对应的至少两个所述缓冲件向下顶抵所述脆性基板的所述上表面，以施加所述作用力于所述脆性基板。

7.如权利要求5所述的发光结构，其特征在于，所述脆性基板具有一嵌设在所述脆性基板的底部的导热层，且所述脆性基板通过一导热垫以设置在所述承载板上，以使得所述导热层被贴附在所述导热垫上。

8.如权利要求7所述的发光结构，其特征在于，所述导热层的所占据的表面积小于所述脆性基板所占据的表面积且大于所述发光单元所占据的表面积。

9.如权利要求7所述的发光结构，其特征在于，所述脆性基板为一底部形成有多个微细孔的陶瓷基板，且所述导热层填补在多个所述微细孔的其中一部分内。

10.如权利要求7所述的发光结构，其特征在于，所述弹性件的变形长度符合下列公式：d+h<Y<a+d+h，其中a为所述缓冲件的厚度，h为所述导热垫的厚度。